JP2010251501A - Cryostat - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クライオスタットに関し、詳しくは、サーマルシールドの施工が容易に行える構造に関するものである。 The present invention relates to a cryostat, and more particularly, to a structure that allows easy installation of a thermal shield.
非破壊生体検査システムの一種に、極低温におけるジョセフソン効果を利用して脳などの生体磁気を計測するSQUID(Superconducting Quantum Interference Device)磁束計測システムがある。 As one type of nondestructive biopsy system, there is a SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) magnetic flux measurement system that measures biomagnetism such as brain using the Josephson effect at cryogenic temperatures.
このようなSQUID磁束計測システムでは、測定センサなどを冷却保持するために、従来から、図4に示すようなクライオスタットが用いられている。 In such a SQUID magnetic flux measurement system, a cryostat as shown in FIG. 4 has been conventionally used to cool and hold a measurement sensor and the like.
図4において、クライオスタット1は、内槽2と外槽3によりその本体が形成されており、脳磁計に代表される生体磁気計測装置では極めて微弱な磁気信号を計測するためにそれらはたとえばガラス繊維強化プラスチック(Glass Fiber Reinforced Plastics、以下GFRPと記す)を素材として形成されている。
In FIG. 4, the main body of the cryostat 1 is formed by an
内槽2は、有底円筒状の本体部2aと、本体部2aの上部に本体部2aよりも径を絞られて形成された円筒状のネック部2bとからなり、本体部2aの底部は人の頭部に適合するように円弧状に形成されている。
The
内槽2の円弧状底部の内面には、生体検査用のセンサ(SQUIDセンサアレー)4がネック部2bより内槽2の本体部2a内に挿入されて放射状に設けられている。内槽2の内部にはこのセンサ4を冷却する冷媒として例えば液体ヘリウムがネック部2bより充填されていて、ネック部2bの内部には断熱材5が設けられている。
On the inner surface of the arc-shaped bottom portion of the
外槽3は内槽2を内包するように形成され、外槽3の内壁と内槽2の外壁との間には真空層6が形成されている。また、外槽3の側面には真空層6に連通する真空引口3aが形成され、外槽3の底部は内槽2の円弧状の底部を囲むように形成されて、その外部に脳磁計測部3bが形成されている。
The
内槽2のネック部2bの外周面には、ドーナツ状の高温用の第1のサーマルアンカ7aと低温用の第2のサーマルアンカ7bが、真空層6内に位置するようにして、順次下方に固着されている。これらのサーマルアンカ7a,7bは、例えば銅などで形成された熱伝導率が高く、かつ熱容量の高い熱溜めである。
On the outer peripheral surface of the
これらサーマルアンカ7a,7bには、それぞれ例えば銅からなるメッシュ状で外部からの輻射熱をシールドするサーマルシールド8a,8bの一端が熱伝導可能に固着され、サーマルシールド8bを内側、サーマルシールド8aを外側として内槽2を順次取り囲むように真空層6内に配置されている。
One end of each of the
サーマルシールド8bの他端は内槽2の円弧状の底部近傍の真空層6内においては人の頭部に適合する円弧状に形成され、サーマルシールド8aの他端は内槽2の円弧状の底部近傍まで直線状に形成されている。
The other end of the
このように構成されたクライオスタットにおける、外部からの熱の侵入を防止するサーマルシールド効果について説明する。内槽2内の液体ヘリウムは、外部からの放射や伝導による侵入熱で少しずつ蒸発し、蒸発したヘリウムはネック部2bと断熱材5の隙間を上昇する。その際にネック部2bが冷却され、ガスが熱を吸収して熱交換が行われる。
A description will be given of a thermal shield effect for preventing heat from entering from the outside in the cryostat configured as described above. The liquid helium in the
ネック部2bが冷却されると、ネック部2bに固着された2段構成のサーマルアンカー7a,7bが冷却されるとともに、端部がサーマルアンカー7a,7bに固着された2重構成のサーマルシールド8a,8bも冷却され、外槽3の外部から侵入する輻射熱を吸収する。この輻射熱の吸収により、外部から内槽2への熱の侵入を防止するサーマルシールド効果が得られる。
When the
なお、高温用のサーマルシールド8aは例えば100〜180Kと比較的温度が高く、低温用のサーマルシールド8bは20〜50Kと低く設定されている。そして、これら内槽2とサーマルシールド8a,8bと外槽3との隙間には、アルミを蒸着したスーパーインシュレーションと呼ばれるフィルム状の薄膜(図示せず)を互いに接触しないように多数枚挟み込み、多重の熱シールドを実現することで輻射による熱侵入を極めて低くするようにしている。
The high temperature
ところで、このようなクライオスタットは、内槽2が極低温にさらされることや、外槽3の内壁と内槽2の外壁との間には高い真空度を保持しなければならないことなどから、内槽2および外槽3とも円筒状の容器を組み合わせて製作されている。
By the way, such a cryostat has an
図4に示すクライオスタットの製造工程は、たとえば以下のようになる。
1)内槽2
2)サーマルシールド8b
3)サーマルシールド8a
4)別途製作の外槽3との組み合わせ
The manufacturing process of the cryostat shown in FIG. 4 is, for example, as follows.
1)
2)
3)
4) Combination with separately manufactured
ところが、クライオスタットには、生体磁気計測装置の測定目的に応じて、図5のようにセンサ4が取り付けられる内槽2と外槽3の端部が他端に対して屈曲するように形成されたものもある。
However, the cryostat is formed so that the ends of the
特許文献1には、図4のような構成のクライオスタットについて記載されている。 Patent Document 1 describes a cryostat configured as shown in FIG.
しかし、図5のような複雑な形状のクライオスタットにおいて、図4と同様に円筒状の容器を組み合わせて別途製作した外槽3を組み合わせて構成することは困難であり、サーマルシールド8a,8bを組み込むことはさらに困難である。
However, in the cryostat having a complicated shape as shown in FIG. 5, it is difficult to configure the
本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、複雑な形状であっても比較的容易に製造できる構造を有するクライオスタットを提供することにある。 The present invention solves such problems, and an object of the present invention is to provide a cryostat having a structure that can be manufactured relatively easily even with a complicated shape.
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
極低温の冷媒が充填される内槽を内包するように形成された外槽の少なくとも一部が円筒体で形成されたクライオスタットにおいて、
前記円筒体は軸方向に沿って少なくとも2分割された分割片が円筒体として再構成されたことを特徴とする。
In order to achieve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention is:
In a cryostat in which at least a part of an outer tank formed so as to contain an inner tank filled with a cryogenic refrigerant is formed of a cylindrical body,
The cylindrical body is characterized in that at least two divided pieces along the axial direction are reconfigured as a cylindrical body.
請求項2記載の発明は、請求項1に記載のクライオスタットにおいて、
前記円筒体は、複数の円筒体を組み合わせて屈曲するように構成されていることを特徴とする。
The invention according to
The cylindrical body is configured to be bent by combining a plurality of cylindrical bodies.
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2に記載のクライオスタットにおいて、
前記再構成された円筒体の外周には、補強部材が設けられていることを特徴とする。
The invention according to
A reinforcing member is provided on the outer periphery of the reconstructed cylindrical body.
請求項4記載の発明は、請求項3に記載のクライオスタットにおいて、
前記補強部材はリング状に形成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the cryostat according to
The reinforcing member is formed in a ring shape.
請求項5記載の発明は、請求項3に記載のクライオスタットにおいて、
前記補強部材は前記再構成された円筒体が貫通する穴が設けられた補強板であることを特徴とする。
The invention according to
The reinforcing member is a reinforcing plate provided with a hole through which the reconstructed cylindrical body passes.
本発明によれば、測定値の変化に応じた測定レンジのレンジアップ/レンジダウンを高速処理できる。 According to the present invention, it is possible to perform high-speed processing of range up / down of a measurement range in accordance with a change in measurement value.
以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の概念説明図であって、図4に示したクライオスタットのたとえば外槽3として用いられる円筒体Cを示したものであり、(A)は全体図、(B)は切断図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual explanatory diagram of the present invention, and shows a cylindrical body C used as the
円筒体CはGFRPで構成されていて、端面のほぼ直径方向に対応した(A)に破線で示す切断線CL1、CL2に沿って軸方向に切断することにより、(B)に示すように左片C1と右片C2に分割される。 The cylindrical body C is composed of GFRP, and is cut in the axial direction along the cutting lines CL1 and CL2 indicated by broken lines in (A) corresponding to the diameter direction of the end face, as shown in (B). It is divided into a piece C1 and a right piece C2.
このように2分割された円筒体Cを外槽3として用いて図4に示すような直管形のクライオスタットを組み立てる製造工程は、以下のようになる。
1)内槽2
2)サーマルシールド8b
3)サーマルシールド8a
4)左片C1と右片C2に分割されている円筒体Cの外槽3として再構成
A manufacturing process for assembling a straight tube type cryostat as shown in FIG. 4 using the cylindrical body C divided into two as described above is as follows.
1)
2)
3)
4) Reconstructed as an
左片C1と右片C2に分割されている円筒体Cを、内槽2、サーマルシールド8bおよびサーマルシールド8aを内包する円筒状の外槽3として再構成するのにあたっては、左片C1の切断面CP11、CP12と対向する右片C2の切断面CP21、CP22を重ね合わせてGFRPとの親和性が高く気密性も優れた接着剤で接着したり、これら切断面間にOリングを挟んで接合する。
In reconfiguring the cylindrical body C divided into the left piece C1 and the right piece C2 as a cylindrical
内槽2の外周にサーマルシールド8bおよびサーマルシールド8aを組み込むのにあたり、従来のように一体化された円筒状の外槽3を用いた場合には全周において所定の間隙が保たれるように全体の外形仕上がりを意識しなければならず、かなりの調整工数を必要としていたが、本発明のように2分割された円筒体Cを外槽3として用いることにより、円筒体Cの分割片ごとに部分的な微調整が行えることから、結果的には全体の組み立て調整工数を削減できる。
When the
図2は本発明の他の実施例を示す構成図であり、図5のような屈曲管形のクライオスタットに適用したものであって、(A)は正面図、(B)は部分断面図であり、図5と共通する部分には同一の符号を付けている。 FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, which is applied to a bent tube type cryostat as shown in FIG. 5, wherein (A) is a front view and (B) is a partial sectional view. Yes, the same reference numerals are given to the parts common to FIG.
図2において、外槽3は、2本の2点鎖線L1、L2で示す分割線に沿って分割された3つの部品P1〜P3を組み合わせて一体化することにより構成されている。なお、これら3つの部品P1〜P3は、GFRPで形成されている。
In FIG. 2, the
具体的には、部品P1とP2は一端が軸方向に対して斜めに切断され他端は軸方向に対して直角に切断された円筒体であり、これら部品P1とP2は、図1と同様に、2分割された左片と右片が円筒体の外槽3として再構成されたものである。
Specifically, the parts P1 and P2 are cylindrical bodies having one end cut obliquely with respect to the axial direction and the other end cut perpendicularly with respect to the axial direction. These parts P1 and P2 are the same as in FIG. Further, the left piece and the right piece divided into two are reconfigured as a cylindrical
部品P3は、図示しない被検体の頭部が挿入されるヘルメット部であり、円筒体の外槽3として再構成された部品P2の端部に接着あるいは結合により外槽3として一体化される。
The part P3 is a helmet part into which the head of a subject (not shown) is inserted, and is integrated as an
図2に示す屈曲管形のクライオスタットを組み立てる製造工程は、以下のようになる。
1)内槽2
2)サーマルシールド8b
3)サーマルシールド8a
4)部品P1を円筒体の外槽3の一部として再構成
5)部品P2を部品P1の端部に一体化して円筒体の外槽3の一部として再構成
6)部品P3を円筒体の端部に一体化して外槽3として再構成
The manufacturing process for assembling the bent tube cryostat shown in FIG. 2 is as follows.
1)
2)
3)
4) Reconstructing part P1 as part of cylindrical
このような構造にすることにより、形状が複雑なあらゆるクライオスタットを、比較的少ない工数で組み立てることができる。 By adopting such a structure, any cryostat having a complicated shape can be assembled with a relatively small number of man-hours.
図3も、本発明の他の実施例を示す構成図であり、接着あるいは結合により再構成された円筒体の外周にリング状の補強部材RMを取り付けたものである。 FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, in which a ring-shaped reinforcing member RM is attached to the outer periphery of a cylindrical body reconfigured by bonding or bonding.
円筒体を軸方向に沿って半分に切断したものを円筒体に再構成すると、引っ張り強度が低下することから、真空引きしたときに断面を広げる方向の力が加わることになる。そこで、円筒体の外周に補強部材RMを取り付けて、円筒体の変形を防止する。 When the cylindrical body cut in half along the axial direction is reconfigured into a cylindrical body, the tensile strength is reduced, so that a force in the direction of expanding the cross section is applied when evacuated. Therefore, the reinforcing member RM is attached to the outer periphery of the cylindrical body to prevent the cylindrical body from being deformed.
なお、補強部材RMはリング状に限るものではなく、再構成された円筒体が貫通する穴が設けられた補強板であってもよい。 The reinforcing member RM is not limited to the ring shape, and may be a reinforcing plate provided with a hole through which the reconstructed cylindrical body passes.
また、上記実施例では、脳磁計で用いるクライオスタットについて説明したが、これに限るものではなく、本発明は、各種のクライオスタットにも適用できるものである。 Moreover, although the cryostat used with a magnetoencephalograph was demonstrated in the said Example, it is not restricted to this, This invention is applicable also to various cryostats.
また、上記実施例では、円筒体を2分割する例について説明したが、形状によっては作業がしやすいように3分割以上にしてもよい。 Moreover, although the example which divides | segments a cylindrical body into 2 was demonstrated in the said Example, depending on a shape, you may make it 3 or more division | segmentation so that an operation | work may be easy.
以上説明したように、本発明によれば、複雑な形状であっても比較的容易に製造できる構造を有するクライオスタットが実現できる。 As described above, according to the present invention, a cryostat having a structure that can be manufactured relatively easily even with a complicated shape can be realized.
1 クライオスタット
2 内槽
2a 本体部
2b ネック部
3 外槽
4 センサ
6 真空層
7a,7b サーマルアンカ
8a,8b サーマルシールド
C 円筒体
CL1、CL2 切断線
C1 左片
C2 右片
CP11、CP12、CP21、CP22 切断面
RM 補強部材
P1〜P3 部品
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cryostat 2
Claims (5)
前記円筒体は軸方向に沿って少なくとも2分割された分割片が円筒体として再構成されたことを特徴とするクライオスタット。 In a cryostat in which at least a part of an outer tank formed so as to contain an inner tank filled with a cryogenic refrigerant is formed of a cylindrical body,
A cryostat in which the cylindrical body is reconfigured as a cylindrical body by dividing at least two pieces along the axial direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009098900A JP2010251501A (en) | 2009-04-15 | 2009-04-15 | Cryostat |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009098900A JP2010251501A (en) | 2009-04-15 | 2009-04-15 | Cryostat |
Publications (1)
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JP2010251501A true JP2010251501A (en) | 2010-11-04 |
Family
ID=43313523
Family Applications (1)
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JP2009098900A Pending JP2010251501A (en) | 2009-04-15 | 2009-04-15 | Cryostat |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2010251501A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020156744A (en) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 住友重機械工業株式会社 | Magnetoencephalograph and method of using magnetoencephalograph |
-
2009
- 2009-04-15 JP JP2009098900A patent/JP2010251501A/en active Pending
Cited By (2)
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JP2020156744A (en) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 住友重機械工業株式会社 | Magnetoencephalograph and method of using magnetoencephalograph |
JP7222777B2 (en) | 2019-03-26 | 2023-02-15 | 住友重機械工業株式会社 | Magnetoencephalography and how to use it |
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